电力工程潮流分析

一、 实验目的

1. 了解PQ、PV和平衡节点的设置和功能 2. 学会利用软件对潮流结果进行分析

二、 实验基本知识

潮流计算是电力系统中应用最为广泛、最基本和最重要的一种电气计算。电力系统在正常三相稳定条件下运行需要以下几点：

（1）发电机提供电能给负荷以及各种损耗； （2）母线电压幅值保持接近额定值；

（3）发电机在特定的有功、无功功率限制条件下运行； （4）传输线和变压器不过负荷

潮流计算中节点类型分三类，PQ节点、PV节点和平衡节点，分类依据是给定变量的不同。

（1）平衡节点：用来平衡全电网的功率。平衡节点的电压幅值V和相角θ是给定的，通常以它的相角为参考点，即取其电压相角为零。一个独立的电力网中只设一个平衡节点。

（2）PV节点（电压控制母线）：有功功率P和电压幅值V为给定。 （3）PQ节点（无功控制母线）：注入有功功率P和无功功率Q是给定的。所有负荷都是恒功率模型(PQ节点)，即有功、无功功率恒定。

三、 实验内容与步骤

1. 打开“IEEE9BUS”电力系统模型，点击

辑栏的

按钮，切换到潮流分析模块。通过点击编

按钮创建新版本，完成以下测试并注意回答后面相关问题：

a.根据打开的建好的模型，运行潮流计算，填写表格7，8，9。

b. Load A有功增加50MW，运行潮流计算，填写表格7,回答第3题的问题。 c. Gen3有功增加20MW，运行潮流计算，填写表格8，回答第4题的问题。 d.将Gen3的Qmin改为-10，运行潮流计算，填写表格9，回答第5题的问题。

2. 打开File—Copy Project To,将原文件复制到新文件中，自定义新文件的名称。在新文件

中将Gen2、Gen3的运行模式改为无功控制。在该新文件的基础上完成以下测试并注意回答后面相关问题：

e.打开新的文件，运行潮流计算，填写表格10、11, 回答第6题的问题。

f.将Gen3的无功功率设为10Mvar, 运行潮流计算，填写表格10, 回答第7题的问题。 g. Load A无功增加50Mvar, 运行潮流计算，填写表格11, 回答第8题的问题。

3. 对比a和b回答以下问题： 

 Gen1、Gen2、Gen3的运行模式是什么？ 

 答:Gen1为平衡模式，Gen2、Gen3为电压控制模式 

 根据表格7，Load A有功增加50MW后，观察三个发电机供给电网的有功功率变化，

负荷增加带来发电机发出的有功功率的增加主要是由哪个发电机承担的，为什么？ 

 答:LOADA有功增加50MW后GEN1供给电网的有功功率增加47.4MW，GEN2GEN3

供给的有功功率不变。所以主要由GEN1承担了系统的有功功率，gen2gen3是电压控制面两者的有功功率是给定不变的，而gen1是平衡点，承担电网的有功功率。 

 负荷增加数值和发电机有功出力的增加数值不完全相同，有较小的差值，思考为什么？ 

 答:发电机的有功功率增加了47.4MW，而loadA增加了47.1，发电机更大一点，因为

发电机供给符合中途会存在电路上的线路损耗，消耗了一小部分有功功率。 

 观察三个发电机控制的母线电压幅值，是否有变化，为什么？ 

 答:母线的电压幅值没有变化，因为平衡节点和电压控制节点的电压幅值均为给定的，

不随负荷的变化而变化。

表格7 设置 设置 a Bus1 b Δ a Bus2 b Δ a Bus3 b Δ a Load A Δ 85 85 0 124.5 171.9 47.4 MW 71.3 118.7 47.4 163 163 0 33 6 6.6 9.3 2.7 -10.9 -9.8 0.9 49.9 49.2 -0.7 Mvar 27 0 102.5 102.5 0 102.5 102.5 0 99.57 98.88 -0.89 %V 104 104 注意：Load A的功率值填实际运行值，而不是额定值。

%V表示电压值，用百分数表示。 Δ表示差值:b-a

b 4. 根据表格8，Gen3发出的有功功率增加20MW后，观察三个发电机供给电网的有功功

率变化，Gen3有功出力的增加带来其他发电机有功出力的减少主要是由哪个发电机承担的，为什么？

答:Gen3有功功率增加了让20mw后，gen1供给电网的有功功率减小了20mw，gen2供给电网的有功功率是保持不变的，所以gen3增加主要是由gen1承担的，因为gen2为电压控制节点，有功功率给定，gen1为平衡节点，承担有功功率平衡

表格 8

位置 设置 a Bus1 c Δ 20 2.3 a 163 6.6 Bus2 c 163 7.3 Δ 0 a 85 Bus3 c 85 Δ 0 MW 71.3 51.3 Mvar 27 29.3

0.7 -10.9 -9.8 0.9 5. 对比设置a和d，Gen3的Qmin改为-10后,观察Gen3的无功出力值变为多少，Gen3无

功出力的减少主要由Gen2和Gen1上无功出力的增加来调节。母线3和母线2的电压值如何变化？为什么变化不同。

答:①gen3的无功功率由-10.9mvar变为-10mvar

②母线3上的电压增加了30.18%V，母线2没变，gen2为电压控制节点，电压幅值给定不变，而gen3的Qmin改为-10时，无功功率最小只能是-10Mvar，达不到-10.9Mvar，电压向量的角度发生变化，所以电压改变了，由P=UICOS∮可知cos∮增加了，I减小，电压损失减小，母线电压增大。

表格9 位置 设置 a Bus1 d Δ1 a Bus2 d Δ2 a Bus3 d Δ3 MW 71.3 71.6 0.3 163 163 0 85 85 0 -10.9 -10 0.9 Mvar 27 26.5 0.5 6.6 6 0.6 102.5 0 102.5 102.5 0 %V 104 104 0 102.5

6. 对比设置a和e,Gen2、Gen3的运行模式改为无功控制后，bus1、bus2、bus3上的电压

幅值有无变化。

答:BUS1电压幅值没有发生变化，BUS2的电压幅值减小了0.005%V，BUS3的电压幅值增加，因为GEN1电压幅值给定不变，gen2gen3为无功控制，功率给定，电压值可以改变。

7. 对比设置e和f，Gen3发出的无功功率增加10Mvar后，观察三个发电机供给电网的无

功功率变化，Gen3无功出力的增加带来其他发电机无功出力的减少主要是由哪个发电机承担的？

答:Gen3发出10Mvar后，GEN1供给的无功功率减小，gen2供给的无功功率不变，因为gen2为无功控制，所以Q给定，由gen1来承担无功功率平衡。所以gen3无功功率增加10WVAR带来的其他发电机无功功率减小是由gen1承担的。

表格 10 母线 版本 MW Mvar

bus1 bus2 e f Δ e f Δ 75 83.8 8.8 163 163 0 21.7 9.9 11.8 0 0 0 bus3 e f Δ 85 85 0 0 10 10 8. 对比设置e和g，LoadA的无功功率增加50Mvar后，观察Load A所连接的母线电压如

何变化？联系无功补偿实验知识理解该变化的原因。Load A实际运行的有功功率如何变化，为什么？

答:①LOADA无功功率增加50WVAR后，LOADA母线电压减小6.83%V，因为无功功率增加后，COS∮减小，电压幅值不变，I增大，电压损失增大，所以母线电压减小 ②因为母线电压减小，所以有功功率减小

表格11 位置 版本 E Bus1 g Δ e Bus2 g Δ e Bus3 g Δ e Load A G MW Mvar %V Δ 75 41.5 -38 163 163 0 85 85 0 125.6 109 16.6 21.7 77.8 56.1 0 0 0 0 0 0 50.2 86.9 36.7 104 104 0 102.45 95.95 -6.50 104.61 99.34 -5.02 99.89 93.06 6.83

实验小结：

实验数据简单，可以直观的看出因为参数的改变各个发电机以及线上的电压损

耗的变化情况。潮流计算给定变量不同，分类有三种类型的节点，PQ、PV、平衡节点,改变一些值,然后读取数据,填入表格,对比,得出结论。